CN118507108A - 绝缘电线以及保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了绝缘电线以及保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法。绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层。本发明在保持皮膜的介电常数较低的同时，皮膜的弹性模量也得到明显提升。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘电机领域，具体涉及一种绝缘电线以及保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法。
背景技术
搭载在环境对应车上的EV、PHEV、HEV用马达，其很多情况下需要在施加非常高的电压的同时在高温状态下使用，因此在高温时不发生局部放电的无放电设计是很重要的。但是，无放电设计需要在正确设计逆变器、马达内部产生的浪涌电压的同时，设想车辆行驶环境也最坏的情况，所以绝缘皮膜的设计难度极大。
为了缩短充电时间，当前已有学者和企业提出将EV的电池电压由400V变更为800V的举动，即、向逆变器和驱动马达输入800V的电池电压。浪涌电压大约等于1.5倍的电池电压。如果电池电压升高，浪涌电压也会随之变大。因此，为了使马达电线的绝缘被膜不发生局部放电，要求进一步提高绝缘电线的膜厚和低介电性能。
为了达到所述的低介电要求，申请人开发出低介电聚酰亚胺清漆，其通过在低介电聚酰亚胺清漆形成的皮膜内部引入大量低直径的气孔而使得绝缘电线实现低介电化。然而，这种低介电聚酰亚胺清漆存在皮膜弹性模量降低的问题，这导致电线加工时皮膜减损增加。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种绝缘电线以及保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法，在保持皮膜的介电常数较低的同时，皮膜的弹性模量也得到明显提升。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种绝缘电线，包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层。
较佳地，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层、高弹性层和耐浪涌层，或者，所述电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层和高弹性层。
较佳地，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层、高弹性层和耐浪涌层。
较佳地，空孔层的气孔平均孔径为10μm以下，优选为3μm以下，特别优选1μm以下；空孔层的孔隙率为1～60vol％，优选为20～50vol％。
较佳地，空孔层用清漆包括基底清漆和作为相分离剂的化学式I所示的酯化合物；R1和R2选自CmHn，m选自1～9的任意自然数，n选自3～19的任意自然数；R3选自H、R1OCO、R2OCO中的一种；R1和R2可以相同也可以不同；
较佳地，高弹性层用清漆包含聚酰亚胺前驱体和溶剂，其中，形成聚酰亚胺前驱体的单体BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0～50；优选地，形成聚酰亚胺前驱体的单体BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0.1～50。
较佳地，高弹性层使用的高弹性聚酰亚胺膜的弹性模量为5.0-8.0GPa。
较佳地，空孔层的厚度为50～100μm；高弹性层的厚度为10～50μm。
较佳地，高密接层的厚度为1～10μm；优选地，耐浪涌层的厚度为25～60μm。
较佳地，绝缘电线的介电常数为2.8以下且弹性模量为2.0GPa以上。
第二方面，本发明提供一种保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法。绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层；优选地，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层、高弹性层和耐浪涌层，或者，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层和高弹性层；更优选地，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层、高弹性层和耐浪涌层。
附图说明
图1是本发明绝缘电线的示例性结构图。
图2是对比例1-4的绝缘电线的结构图。
图3是实施例1-5的绝缘电线的结构图。
图4是用于测量介电常数的试验片的准备示意图。
图5是测量可挠性的示意图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
所述绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层。“外”指的是相对远离导体的方向。
所述导体的尺寸和形状可以根据需求作出适应性变化。例如导体的截面形状可为扁长方形。所述导体的材料包括但不限于单质铜、单质铝等。
空孔层的作用是促使绝缘皮膜的低介电化而提高绝缘性能(PDIV)。空孔层的气孔平均孔径为10μm以下，优选为3μm以下，特别优选1μm以下。空孔层的平均孔径过高时，会导致电线的相对介电常数无法有效降低，从而使得电线的绝缘性和机械强度下降。空孔层的孔隙率为1～60vol％，优选为20～50vol％。
空孔层用清漆可包括基底清漆和作为相分离剂的化学式I所示的酯化合物。R1和R2选自CmHn，m选自1～9的任意自然数，n选自3～19的任意自然数；R3选自H、R1OCO、R2OCO中的一种；R1和R2可以相同也可以不同。
一些示例中，R1和R2选自饱和烃(烷烃)，R3选自H。可以根据烘烤条件自由选择易于使用的具有烷烃官能团端基的酯化合物。例如，R1和R2选自甲基、乙基、丁基、烯丙基、异丁基、正己基、2-乙基己基、正辛基、异壬基、壬基、异癸基、丁基苄基中的一种。一些实施方式中，R1和R2为甲基，R3为H。
此时，酯化合物可以使用邻苯二甲酸二甲酯(DMP,Dimethyl phthalate)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP,Diethyl phthalate)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP,Dibutyl phthalate)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP，Diisononyl Phthalate)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP,Di-n-octylphthalate)中的至少一种。
一些示例中，R1和R2选自不饱和烃，R3选自H。该不饱和烃可以是直链烯烃，也可以是环烷烃。作为示例，酯化合物可以使用邻苯二甲酸二环己酯(DCHP，DicyclohexylPhthalate)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP，Diallyl Phthalate)中的至少一种。
一些示例中，R1和R2选自CmHn，m选自1～9的任意自然数，n选自3～19的任意自然数；R3选自R1OCO、R2OCO中的一种。优选地，R1和R2相同。作为示例，酯化合物可以使用偏苯三酸三-正丁基酯(TBT，Tributyl TriMellitate)、偏苯三酸三辛酯(TOTM，Trioctyltrimellitate)中的至少一种。
作为相分离剂的所述酯化合物可以低温热分解，能容易地实现孔隙化而具备较高优越性。空孔层用清漆在加热环境下，随着溶剂因受热开始挥发而绝缘树脂的浓度变高，树脂和酯化合物发生相分离，变为微细化的酯化合物分散在树脂中的形态。之后，通过树脂固化而使微细化的酯化合物固定化，然后通过热分解而排出到树脂外，从而形成气孔。使用碳原子数目不同的上述结构的相分离剂，对空孔层的孔隙率无较大影响。不过，酯化合物的碳原子数目越大，例如达到10以上时，酯化合物的热分解温度和沸点变高，酯化合物残留在绝缘树脂中的时间变长，会导致气孔尺寸变大，绝缘破坏电压相应变低。
所述空孔层用清漆的酯化合物占基底清漆的1～50wt％。如果酯化合物的含量过少，则空孔层的孔隙率降低，得不到低介电常数化的效果。相反，如果酯化合物的含量过多，则难以与绝缘树脂很好地混合，空孔层用清漆本身变得浑浊而失去流动性，或制成的膜容易变脆。优选地，酯化合物占基底清漆的5～20wt％。
基底清漆中的绝缘树脂优选为热固性树脂。所述热固性树脂的种类不受限制，采用本领域常用的热固性树脂即可。一些技术方案中，所述热固性树脂包括但不限于聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚苯并咪唑中的至少一种。实施例中可使用聚酰胺酰亚胺(PAI)或者聚酰亚胺(PI)，优选为聚酰亚胺(PI)。一些技术方案中，空孔层用清漆的基底清漆的固含量为20～30wt％。将空孔层用清漆的基底清漆的固含量控制在该范围，可以保持介电常数稳定。
以聚酰亚胺基底清漆为例，聚酰亚胺基底清漆包含聚酰亚胺前驱体和溶剂。所述溶剂没有特别限定，一般可为有机溶剂，例如可选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯中的至少一种。
聚酰亚胺前驱体包括衍生自二胺和二酸酐单体并能够转化成聚酰亚胺的任何聚酰亚胺前体材料，例如聚酰胺酸等。
二胺优选为芳族二胺，例如可举出苯二胺(PPD)、二氨基二苯醚(ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯、双(4-氨基苯基)硫醚、3,3'-二氨基二苯砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)]苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺等。这些二胺可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。
二酸酐优选为芳族二酸酐，例如可举出均苯四甲酸二酸酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酐、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐、4,4'-(4,4'-异亚丙基二苯氧基)双邻苯二甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃)5-羧酸)-1,4-亚苯基酯等。这些二酸酐可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。
在一些技术方案中，空孔层用清漆还可以包括无机填料。所述无机填料包括但不限于二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铬中的至少一种。具体实施方式中使用以二氧化硅为典型代表的无机填料。所述无机填料占基底清漆的5～50wt％。将无机填料的含量控制在上述范围的好处是兼顾耐浪涌性和可挠性。优选地，无机填料占基底清漆的10～30wt％。所述无机填料的一次粒子的平均尺寸为10～1000nm。将无机填料的平均尺寸限定在上述范围的好处是兼顾耐浪涌性和可挠性。
所述空孔层具有膜内分层的、相互交错层叠配置且层与层之间大致平行的气孔层和皮肤层(skin layer)。该气孔层和皮肤层设计在同一膜整体内。气孔层和皮肤层贴合紧密。所述空孔层可以出现上述特殊层结构是由添加的酯化合物的相分离导致的。作为相分离剂的酯化合物在发生相分离之前皮膜表面的树脂例如聚酰亚胺被酰亚胺化而被固定。表面未相分离而形成皮肤层后，通过在皮膜内部发生相分离而形成气孔，从而能制作这种结构的皮膜。通过具有气孔层和皮肤层相间的膜内设计，可以确保较高的膜韧性和绝缘击穿电压。而且，所述合适结构的相分离剂可在低温下热分解，即、仅通过加热就能容易地孔隙化。所述空孔层用清漆仅需向清漆中添加相分离剂(和无机填料)然后烧结这样非常简单的方法，即能获得具有低介电常数(电容率)、高绝缘击穿电压、韧性优异的分层绝缘膜。
所述空孔层的厚度为50～100μm。当空孔层变薄时，皮膜整体的介电常数提高，结果PDIV降低。如果空孔层加厚，则皮膜整体的弹性模量降低，电线加工时(主要是冲压加工时)皮膜膜损耗增加。
高弹性层的作用是改善绝缘皮膜的弹性模量。这种高弹性层需要高弹性模量。重要的是，通用PI的弹性模量为2.0～3.0GPa，本发明所述高弹性层使用的高弹性PI的弹性模量为5.0-8.0GPa。可以理解的是，高弹性模量表达刚性。高弹性PI层具有高弹性模量，从而提高了整个绝缘皮膜(导体+空孔层+高弹性层)的弹性模量。
高弹性层用清漆包含聚酰亚胺前驱体和溶剂。所述溶剂没有特别限定，一般可为有机溶剂，例如可选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯中的至少一种。聚酰亚胺前驱体包括衍生自二胺和二酸酐单体并能够转化成聚酰亚胺的任何聚酰亚胺前体材料，例如聚酰胺酸等。作为优选，二酸酐单体为BPDA，二胺单体为PPD和ODA。更优选地，BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0～50。特别优选地，BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0.1～50。当BPDA：PPD的摩尔比是100：50～100时，聚酰亚胺因具有刚直的结构而获得高弹性模量。但是，上述组成的聚酰亚胺膜具有由于刚直而膜拉伸模量显著降低的危险，有可能在弯曲加工中发生皮膜断裂，所以优选适量添加ODA。ODA具有使被膜柔软的作用，但是ODA添加量过量时皮膜弹性降低。当BPDA：PPD：ODA的摩尔比的摩尔比超出上述范围，会导致皮膜弹性模量下降。一些技术方案中，高弹性层用清漆的固含量为15～25wt％。将高弹性层用清漆的固含量控制在该范围，可以保持皮膜弹性模量稳定。
所述高弹性层的厚度为10～50μm。当高弹性层变薄时，绝缘皮膜整体的弹性模量降低，加工时的膜损耗增加。另一方面，如果加厚高弹性层，则绝缘皮膜整体的介电常数提高，PDIV降低。
在本发明的技术方案中，高弹性层优选设置在空孔层的外侧。由于绝缘电线(导体+绝缘皮膜)从皮膜最表层(最外侧)与加工夹具接触，所以在弹性模量较低的空孔层靠近表层侧(外侧)设置高弹性层更有利。如果将高弹性层设置在空孔层的内侧，绝缘皮膜整体的介电常数和弹性模量等不会发生明显优化。
作为优选的技术方案，所述电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层、高弹性层和耐浪涌层。
耐浪涌层用清漆包括基底清漆和占基底清漆15～35phr的二氧化硅。如果二氧化硅占基底清漆的比例低于15phr，则耐浪涌层的V-t破坏时间下降，难以满足应用要求。如果二氧化硅占基底清漆的比例高于35phr，则可挠性变差，薄膜在加工过程中可能会破裂。优选地，二氧化硅占基底清漆的20～35phr。
耐浪涌层用清漆中二氧化硅的尺寸可为10～30nm。通过将纳米级二氧化硅均匀分散在耐浪涌层用清漆中，使得耐浪涌层中二氧化硅使用量明显增加，在维持电线可挠性的同时提高耐浪涌性能。通过使用胶体纳米二氧化硅，能够进一步改善由于二氧化硅分布不均而导致的应力集中现象。胶体纳米二氧化硅(或称胶体二氧化硅、有机硅溶胶)是指纳米尺寸的二氧化硅(或称纳米二氧化硅)已分散于溶剂中的胶体。胶体纳米二氧化硅中的纳米尺寸的二氧化硅在至少一个维度上的尺寸为纳米级，优选为在各维度上的尺寸均为纳米级。优选实施方式中，纳米二氧化硅在至少一个维度上的尺寸为5～100nm。这样可以在不损害所得的皮膜的强韧性的情况下赋予耐浪涌性。胶体纳米二氧化硅中的溶剂为有机溶剂，例如可选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯中的至少一种。胶体纳米二氧化硅中二氧化硅的浓度可为5～40wt％。胶体二氧化硅可以自行制备，也可以购买。一些技术方案中，使用的胶体纳米二氧化硅是通过用硅烷偶联剂对其进行表面处理的胶体纳米二氧化硅。例如使用经三嗪系硅烷偶联剂表面改性的胶体纳米二氧化硅。三嗪系硅烷偶联剂是指分子中含有三嗪结构的硅烷偶联剂。
耐浪涌层用清漆的基体树脂清漆可采用聚酰亚胺清漆，好处是改善可挠性。一些实施方式中，耐浪涌层用聚酰亚胺清漆的固含量为20～30wt％。耐浪涌层用聚酰亚胺清漆固含量过低时，皮膜的附着围裹会降低(皮膜不能均匀地被覆)，结果是V-t寿命恶化。耐浪涌层用清漆固含量过高，则清漆的寿命恶化，有可能引起清漆固化(凝胶化)，因此将20～30wt％作为合适范围。其中聚酰亚胺树脂的重均分子量可为10,000～100,000。聚酰亚胺树脂的重均分子量大于100,000，会导致清漆的粘度过高，使用性变差。聚酰亚胺树脂的重均分子量小于10,000，会导致皮膜的韧性降低。
耐浪涌层的厚度可以根据所要求的V-t电压和时间进行适应性变化。一些技术方案中，所述耐浪涌层的厚度为25～60μm。如果耐浪涌层薄，则不满足耐浪涌性能。如果耐浪涌层厚，则PDIV就会变低。
作为另一优选的技术方案，所述电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层和高弹性层。
所述高密接层的作用是与导体保持紧密接触。
高密接层用清漆包括但不限于聚酯酰亚胺清漆(EI)、聚酰胺酰亚胺清漆(AI)、聚酰亚胺清漆(PI)、聚酰胺清漆、聚乙烯醇缩甲醛清漆、聚氨酯清漆、聚酯清漆等。上述高密接层用清漆的来源不受限制，可以通过商业化的渠道购买得到，也可以通过自制的方式获得。一些实施方式中，高密接层用清漆的固含量为10～30wt％。清漆固含量过低时，皮膜的附着围裹会降低(皮膜不能均匀地被覆)，结果是V-t寿命恶化。清漆固含量过高，则清漆的寿命恶化，有可能引起清漆固化(凝胶化)，因此将10～30wt％作为合适范围。
一些技术方案中，所述高密接层的厚度为1～10μm。如果高密接层薄，则与导体的密接性降低，如果高密接层厚，则PDIV降低。
作为最优选的技术方案，所述电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层、高弹性层和耐浪涌层。此时电线的介电常数、皮膜拉伸弹性模量和膜减损率均为最优。
上述清漆的制备方法均为本领域常用的方法。
在制作高压电线时，采用起到夹具作用的模具将清漆在导体表面对应位置进行涂装，然后在烘烤炉中进行烘烤。烘烤温度可为200～600℃，烘烤时间可为1～3min。如需要制备多层膜时，重复多次涂装清漆的操作即可。高压电线可以卷绕成线圈。例如可以卷绕在芯(例如由磁性材料构成的芯)的外侧从而形成线圈。该线圈可用于制造电动机，例如EV、HEV用电动机等。
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
下述实施例和对比例中使用的PMDA(均苯四甲酸二酐)、BPDA(3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐)、PPD(对苯二胺)和ODA(4,4'-二氨基二苯醚)购于东京化成工业株式会社。
清漆的制备
制备商业名称Ulmide-D28的PI清漆：将ODA溶于NMP中搅拌1小时，然后加入PMDA，保持PMDA和ODA的摩尔比为100:100，继续搅拌5小时，得到固含量28wt％的PI清漆。
制备商业名称Umide-D28DK(2.4)的PI清漆：在三口烧瓶中加入PMDA 157.182g、ODA 148.76g、DMAC 623.941g和NMP 69.3268g，完全溶解后搅拌一段时间，得到基底清漆。在所述基底清漆中添加100g邻苯二甲酸二乙酯，搅拌至均匀，得到固含量为28wt％、介电常数为2.4的低介电聚酰亚胺清漆。
制备商业名称Umide-D28DK(2.1)的PI清漆：在三口烧瓶中加入PMDA 157.182g、ODA 148.76g、DMAC 623.941g和NMP 69.3268g，完全溶解后搅拌一段时间，得到基底清漆。在所述基底清漆中添加200g邻苯二甲酸二乙酯，搅拌至均匀，得到固含量为28wt％、介电常数为2.1的低介电聚酰亚胺清漆。
制备BPDA100-PPD75-ODA25的PI清漆：将PPD和ODA溶于NMP中搅拌1小时，然后加入BPDA，保持BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：75：25，继续搅拌1小时，得到固含量19wt％的PI清漆。
制备BPDA100-PPD50-ODA50的PI清漆：将PPD和ODA溶于NMP中搅拌1小时，然后加入BPDA，保持BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50：50，继续搅拌1小时，得到固含量19wt％的PI清漆。
制备商业名称Surgetect-D25WH的PI清漆：在三口烧瓶中加入DMAC 626.962g、NMP69.6624g和ODA 130.343g，搅拌至ODA完全溶解后，缓慢加入PMDA 38.335g和BPDA134.053g，在室温下搅拌24h，得到粘稠的聚酰胺酸(基底聚酰亚胺清漆)。然后，向上述基底聚酰亚胺清漆中添加280g日产化学制造的DMAC-ST(胶体二氧化硅，二氧化硅浓度20wt％，二氧化硅粒径为10～15nm)，通过持续搅拌直至均匀，得到固含量为25％的耐浪涌湿热聚酰亚胺清漆。
制备电线：将直径8.0mm的导体采用拉丝模具拉丝至直径达到3.0mm。拉丝模具的形状是厚度2.0mm、宽度3.6mm的平角形。将导体在700℃软化。在软化后的导体外周涂布清漆。形成每层结构的清漆涂布完成后，将导体在入口温度为200℃、出口温度为570℃的加热炉内进行烘烤。重复上述涂布和烘烤，直到形成各实施例和对比例对应的电线结构。
表1对比例1-4的层结构与对应的层清漆组成
表2实施例1-5的层结构与对应的层清漆组成
测试方法
(1)介电常数的测量方法
试验片的准备。从绕纤筒切断长度250mm以上的电线。在切断后的线皮膜的表面，在图4所示的范围内涂布银浆。将线的一侧端部的皮膜切除而露出导体的皮膜作为试验片。向导线和中央部的电极施加电压。用LCR表(或LCZ表)以频率1kHz测量电容。相对介电常数由式(1)计算而得。其中，C：静电电容(F)，εr：线皮膜的相对介电常数，ε0：真空中的介电常数(F/m)，S：电极的面积，L：线膜的厚度。表1和表2的“介电常数20℃/50％”的20℃指的是测试温度，50％指的是测试湿度。
(2)拉伸弹性模量的测量方法
采用KEJIAN INSTRUMENT公司的型号为KJ-1065的机器测量皮膜的拉伸弹性模量。拉伸速率为50mm/min。其中，E：拉伸弹性模量(MPa)，σ：拉伸应力(MPa)，εL：拉伸应变(无量纲)。
(3)皮膜减损率的测量方法
准备高压电线试样。在试样上施加一定的冲压加工压力。用膜厚仪分别测试冲压加工前和冲压加工后的膜厚。膜减损量＝冲压加工前的膜厚-冲压加工后的膜厚。膜减损率＝膜减损量/加工前膜厚×100％＝(加工前膜厚-加工后膜厚)/加工前膜厚×100％。
(4)可挠性
切断400mm以上的电线，将其伸长10％。在切断的线400mm的中央部，以R2.0mm、角度180°进行边缘(edgewise)弯曲。确认弯曲部分的皮膜是否断裂。
(5)耐浪涌性(V-t试验)
将固定的电压施加到样品上，并评估导致样品破坏的时间。采用常州威远电工器材有限公司的高频脉冲耐电晕试验仪WPT系列进行耐浪涌性的测定。V-t测定条件：矩形波，频率20kHz(0V to Peak＝100nsec.)，施加电压：±1500Vp，温度：155℃。
从表1～2可以看出，对比例1不含空孔层而是使用通用PI形成绝缘皮膜层，介电常数高，绝缘性(PDIV)不满足。另一方面，对比例2的空孔层PI的介电常数低，虽然满足绝缘性(PDIV)，但由于皮膜整体的弹性模量降低，加工时的膜损耗率增加，使用困难。对比例3和4中，为了克服空孔层PI的低弹性模量，在空孔层PI的外侧覆盖通用PI的绝缘皮膜层或耐电涌层PI，但膜减损率是对比例1的2倍以上，使用困难。实施例1和2比较不同厚度的空孔层和高弹性层的情况下的介电常数和皮膜弹性模量。由于高弹性层变厚，可以看到皮膜弹性模量增加，但介电常数也增加。实施例1和3比较了高弹性层用清漆采用不同PPD-ODA比例的情况下的皮膜弹性模量。随着ODA比例的增加，皮膜弹性模量降低，但可挠性提高。在实施例4和5中，通过在最外层设置耐浪涌层，可以获得低介电化、高弹性模量化和优异的耐浪涌性能。
其中，实施例1-3和对比例2-3相比，皮膜弹性模量明显提高且300MPa压力下的膜减损率明显降低，这是由于通过将高弹性层应用于空孔PI的外侧，提高了皮膜弹性模量。
Claims (10)
1.绝缘电线，其特征在于，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其特征在于，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层、高弹性层和耐浪涌层，或者，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层和高弹性层；优选地，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层、高弹性层和耐浪涌层。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其特征在于，空孔层的气孔平均孔径为10μm以下，优选为3μm以下，特别优选1μm以下；空孔层的孔隙率为1～60vol％，优选为20～50vol％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，空孔层用清漆包括基底清漆和作为相分离剂的化学式I所示的酯化合物；R1和R2选自CmHn，m选自1～9的任意自然数，n选自3～19的任意自然数；R3选自H、R1OCO、R2OCO中的一种；R1和R2可以相同也可以不同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，高弹性层用清漆包含聚酰亚胺前驱体和溶剂，其中，形成聚酰亚胺前驱体的单体BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0～50；优选地，形成聚酰亚胺前驱体的单体BPDA：PPD：ODA的摩尔比为100：50～100：0.1～50。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，高弹性层使用的高弹性聚酰亚胺膜的弹性模量为5.0～8.0GPa。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，空孔层的厚度为50～100μm；高弹性层的厚度为10～50μm。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，高密接层的厚度为1～10μm；优选地，耐浪涌层的厚度为25～60μm。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，绝缘电线的介电常数为2.8以下且弹性模量为2.0GPa以上。
10.保持高压绝缘电线的绝缘皮膜具有低介电常数和高弹性模量的方法，其特征在于，绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层和高弹性层；优选地，所述绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的空孔层、高弹性层和耐浪涌层，或者，所述绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层和高弹性层；更优选地，所述绝缘电线包括导体和位于导体外周面的由里向外依次设置的高密接层、空孔层、高弹性层和耐浪涌层。
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